[發明專利]碳納米管防彈復合纖維膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710082896.6
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN106868689B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 李丹;胡東梅;李清文
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: D03D15/00
• 分類號: D03D15/00;D06C7/02;D06M13/144;D06M13/148;D06M15/333;D06M15/564;D06M101/40
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本申請公開了一種碳納米管防彈復合纖維膜及其制備方法及應用。所述復合纖維膜包括復數根第一纖維與復數根第二纖維交織形成的二維面狀結構，其中至少部分的第一纖維于所述二維面狀結構所在平面或曲面上沿第一方向取向，至少部分的第二纖維于所述二維面狀結構所在平面或曲面上沿第二方向取向，所述第一纖維為碳納米管纖維，所述第二纖維包括高性能聚合物纖維。優選的，所述第一、第二纖維上還包覆有樹脂材料。本申請的碳納米管防護復合纖維膜具有優異的靜態、動態力學強度和抗沖擊性能，同時還具有柔性、輕質、耐磨、透氣等特點，尤其適于制備可穿戴式的防彈裝備，同時其制備工藝簡單可控，適于規?；可a。

技術領域

本申請涉及一種防護材料，特別是一種碳納米管防彈復合纖維膜及其制備方法和應用。

背景技術

從古至今，個體防護材料一直是安全的保證。隨著社會發展，國內外沖突矛盾存在，槍械威力的提高，軍用防護材料的需求日趨重要，而且更需要在保證防護的前提下考慮輕質、柔性、舒適性。傳統的防護材料無法滿足這些新的要求。例如，傳統硬質防護材料多采用鋼板等金屬防護于人們身體前后方，其重量、體積較大，且為剛性結構，不便穿戴，且穿戴后嚴重限制人體的活動，穿著舒適性、透氣性差。而近年來常用的軟質防護材料主要是利用芳綸、UHMWPEPE纖維等高性能纖維材料制備其雖然較之鋼板等在重量方面有一定的減輕，但仍然需要將高性能纖維材料緊密化制備為插板以實現防護目的，使得此類軟質防護材料仍結構硬實、重量也仍高達6kg/m²，不便于穿著，穿戴舒適性仍然較差。

碳納米管具有質量輕、力學性能優越、結構柔韌性好、以及耐腐蝕和阻燃特性等優良性能，有望用于改善防彈材料的性能。相應的，研究人員也已經開展了一些相關研究。例如CN1515406A通過將碳納米管純化與分散處理，并與氧化硼反應合成碳化硼原料，再進行后續處理制造出一種防彈涂層。根據該方法制成的防彈涂層硬度高，但是所制得的硬質防護材料不符合柔軟輕質的要求。又如，張翠等將碳納米管純化后混合偶聯劑、膠粘劑涂敷到UHMWPE上，制備出復合防護材料，該防護材料中系是將碳納米管作為增強組分，一方面對于防護材料的可穿戴性和穿戴舒適性并無改善，另一方面也僅能小幅提升防護材料的防彈性能，防護材料的防彈功能主要還是由UHMWPE材料提供的。

發明內容

本申請的主要目的在于提供一種碳納米管防彈復合纖維膜及其制備方法與應用，以克服現有技術中的不足。

為實現前述發明目的，本申請采用的技術方案包括：

本申請實施例提供了一種碳納米管防彈復合纖維膜，其包括復數根第一纖維與復數根第二纖維交織形成的二維面狀結構，其中至少部分的第一纖維于所述二維面狀結構所在平面或曲面上沿第一方向取向，至少部分的第二纖維于所述二維面狀結構所在平面或曲面上沿第二方向取向，所述第一纖維為碳納米管纖維，所述第二纖維包括高性能聚合物纖維。

在一些較佳實施方案中，至少于所述第一纖維表面和/或所述第二纖維表面還包覆有樹脂材料。

在一些較佳實施方案中，復數根第一纖維及復數根第二纖維于所述二維面狀結構所在的平面或曲面上密集排布，并且至少兩根第一纖維之間和/或至少兩根第二纖維之間和/或至少一根第一纖維與至少一根第二纖維之間還經樹脂材料連接。

在一些較佳實施方案中，所述碳納米管纖維是經致密化處理過的。

在一些較佳實施方案中，所述碳納米管防彈復合纖維膜包括兩個以上所述的二維面狀結構，并且該兩個以上二維面狀結構沿垂直于所述碳納米管防彈復合纖維膜表面的方向層疊設置。

進一步的，所述碳納米管纖維包括采用立式浮動CVD生長法連續生長形成的碳納米管纖維。

進一步的，所述碳納米管防彈復合纖維膜是柔性膜，其具有良好透氣性、低密度、低膜厚、高力學強度、良好柔韌性和優異的動態、靜態吸能性能。